Question

4．晴天正午，小明与同学从树荫下走过时，发现地面上有许多大小、形状不同的光斑，如图所示，光斑的形状与什么要素有关呢？光斑又如何形成的呢？对此小明马上进行了探究，他们猜想光斑的形状：

a．与树叶形状有关，光斑是树叶的影子
b．与树叶间空隙形状有关；
c．与树叶间空隙大小有关．
（1）根据所学知识，可确定猜想a是不合理（选填“合理”、“不合理”）的；
（2）为了进行探究，他们制作了甲乙丙丁四个带孔的卡片，如图所示，其中甲乙卡片中小孔的尺寸均为3mm，甲、丙、丁卡片中的大孔的尺寸均为2cm，且丙丁卡片中大孔尺寸相同，在进行探究时，他们在地上铺上一张白纸，把带孔的卡片置于上方，让太阳光通过卡片上的孔，观察纸面上出现的光斑形状．请你在甲乙丙丁四张卡片中选择一张卡片用来验证光斑的形状与树叶间空隙形状的关系，你选用乙卡片（填四张卡片对应的字母）；在探究光斑形状与树叶间空隙大小是否有关时，小明选用甲卡片进行实验探究，发现白纸上得到四个圆形光斑，由此得出光斑的形状与树叶间空隙大小无关的结论，这结论不可靠（可靠、不可靠）若由你进行探究，你将如何设计带孔的卡片？请在虚线框戊内画出孔的形状．
（3）通过探究，他们得到了以下结论，其中错误的是C．
A．通过小孔形成的圆形光斑是像，通过大孔形成的光斑不是像
B．小孔形成的光斑与小孔的形状无关，大孔形成的光斑与大孔的形状有关
C．光经过小孔和大孔所形成的都是光斑．
D．不管光斑是不是像，他们都是有光的直线传播形成的．

Answer 1

分析 （1）知道光斑是小孔成像现象，影子是光的直线传播时遇到不透明的物体而在物体后面出现的光射不到的区域．
（2）根据控制变量法可知：每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决．
（3）根据光斑和影子的形成原因分别分析各实验的结论即可判断．

解答 解：（1）猜想a是光斑是树叶的影子，因为光斑是小孔成像现象，不是影子，所以不合理．
（2）①根据控制变量法可知：验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形状）有关”时，保持树叶间空隙大小不变，改变孔的形状，观察光斑的形状，所以符合这一条件的是乙卡片；
②小明选用甲卡片进行实验探究，而甲卡片孔的形状相同，孔的大小改变，根据控制变量法可知：验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形状）有关”时，保持树叶间空隙大小不变，改变孔的形状，所以由此得出的结论是不可靠． 
③根据控制变量法可知：验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形状）有关”时，保持树叶间空隙大小不变，孔的形状不同，所以设计的带孔的卡片如图：

（3）图1实验说明：在光屏与小孔的距离相同的条件下，
如果孔较小，通过孔形成的光斑是小孔成像现象，光斑形状与孔的形状无关；
如果孔太大，通过孔形成的光斑不再是小孔成像现象，而是影子的原因，则光斑形状与孔的形状有关；
图2与图3实验说明：在孔的形状一定的条件下，
如果光屏与小孔的距离较近，通过孔形成的光斑不再是小孔成像现象，而是影子的原因，则光斑形状与孔的形状有关；
如果光屏与小孔的距离较远时，通过孔形成的光斑属于小孔成像现象，光斑形状与孔的形状无关；
由上可知：A、B、D正确；
小孔所形成的光斑，其大小与孔到地面的距离有关；大孔所形成的光斑，其大小与孔到地面的距离无关；故C选项错．
故答案为：（1）不合理；（2）乙；不可靠；如上图；（3）C．

点评 本题考查了实验现象分析、小孔成像原因分析，重点是考查控制变量法的应用，应认真审题、根据题意获取所需信息是正确解题的关键．